基于aspen_plus的甲醇-水筛板板精馏塔辅助设计

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1、沈阳化工大学化工原理课程设计专　　业：化学工程与工艺班　　级：化工优创1202学生姓名：姜　浩指导教师：孙怀宇设计时间：2015年5月20日化工原理课程设计任务书一、设计题目分离甲醇-水混合液的筛板精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理甲醇-水混合液4.5万吨（年开工300天）原料：轻组分含量为45%（质量百分率，下同）的常温液体分离要求：塔顶轻组分含量不低于98.5%，塔底轻组分含量不高于0.3%建厂地区：沈阳三、设计要求：1、编制一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：<1>.前言<2>.流程确定和说明<3>.生产条件确定和说明<4>.精

2、馏塔的设计计算<5>.主要附属设备及附件的选型计算<6>.设计结果列表<7>.设计结果的自我总结评价与说明<8>.注明参考和使用的设计资料2、编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。前言49本设计书主要介绍分离甲醇-水混合液的筛板精馏塔。筛板精馏塔是板式塔的一种，是最早出现的塔板之一。筛板就是在板上打很多筛孔，操作时气体直接穿过筛孔进入液层。筛板塔的优点是构造简单、造价低，此外也能稳定操作，板效率也较高。缺点是孔小容堵（近几年发展了大孔径筛板，以适应大塔径、易堵塞物料的需要），操作弹性和板效率比浮阀塔略差[1]。生产实践说明

3、，筛板塔比起泡罩塔，生产能力可增大10%~15%，板效率提高约15%，单板压降可降低30%左右，造价可降低20%~50%[2]。本设计运用AspenPlus模拟精馏过程，计算得到回流比，塔板数，塔径等设计参数，并水力学计算得到各个塔板上的物性参数，对精馏塔进行校核，计算液泛因子等。并模拟计算预热器，再沸器和冷凝器的负荷，换热面积等参数，帮助选择辅助设备。最后使用CAD画出工艺流程图与精馏塔设计图。本设计着重于塔的主体设计，简要设计塔的附属设备。初次设计，难免疏漏，恳请指正！49目录第一章流程确定和说明61.1塔板类型61.2进料状况61.3

4、塔顶冷凝方式61.4塔釜加热方式61.5回流比61.6回流方式61.7操作压力61.8工艺流程确定7第二章塔板工艺设计82.1精馏塔全塔物料衡算82.1.1设计要求及条件82.1.2原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率82.1.3原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量82.1.4全塔物料衡算82.1.5塔顶回收率92.2利用AspenPlus模拟进行塔工艺计算过程92.2.1常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系92.2.2甲醇-水精馏塔的简捷计算92.2.3甲醇-水精馏塔的严格算法12第三章塔板塔体工艺尺寸计算193.1塔径计算193.2精馏塔有

5、效高度计算213.3塔板主要工艺尺寸的计算213.3.1溢流装置计算213.3.2塔板布置23第四章筛板流体力学验算264.1塔板校核264.2塔板压降284.2.1干板阻力hC计算284.2.2气体通过液层的阻力hL计算294.2.3液体表面张力的阻力计算294.3液面落差304.4液沫夹带304.5漏液30494.6液泛31第五章塔板负荷性能图325.1漏液线325.2液沫夹带线325.3液相负荷下限335.4液相负荷上限335.5液泛线34第六章塔换热器设计366.1原料预热器设计366.2冷凝器的选择396.3再沸器的选择41第七章

6、塔附件设计437.1接管437.1.1进料管437.1.2回流管437.1.3塔底出料管437.1.4塔顶蒸汽出料管437.1.5塔底进气管437.1.6法兰447.2筒体与封头447.2.1筒体447.2.2封头447.3除沫器447.4裙座457.5吊柱457.6人孔45第八章塔总体高度的设计458.1塔的顶部空间高度458.2塔的底部空间高度458.3塔总体高度46参考文献48英文字母49希腊字母50下标5149第一章流程确定和说明1.1塔板类型1）精馏塔的塔板类型有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。筛板塔板具有结构简单，制造方便，

7、造价低等优点；2）本设计采用筛板精馏塔；3）加料方式本精馏塔加料选择泵接加料，结构简单，安装方便，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。1.2进料状况本精馏塔选择泡点进料，常温原料经换热后进料。1.3塔顶冷凝方式甲醇与水不反应，且容易冷凝，故本精馏塔塔顶选择全凝器，可用水冷凝。1.4塔釜加热方式塔釜使用200℃的饱和蒸汽间接加热。1.5回流比该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.2～2倍，本设计规定回流比取最小回流比的1.5倍。1.6回流方式本设计处理量大，所需塔板数多，塔较高，回流冷凝器不适宜塔顶安装，

8、故采用强制回流。1.7操作压力甲醇-水在常压下相对挥发度较大，因此在常压下也比较容易分离，故本设计采用常压精馏。491.8工艺流程确定如图1是甲醇-水工艺流程草图：图1.甲醇-水